[发明专利]碳化硅衬底及其制备方法和半导体器件

说明书

本发明提供了碳化硅衬底及其制备方法和半导体器件，该碳化硅衬底包括：本体，所述本体具有第一表面，所述第一表面与所述本体的晶向或者所述晶向的等价晶向平行；功能层，所述功能层包括多个周期性排列的凸起部，多个所述凸起部位于所述第一表面上，每个所述凸起部的至少一个面与所述晶向或者晶向的等价晶向之间具有预定夹角α。该碳化硅衬底中，功能层的结构可以保证在本体上生长得到晶体质量较佳、电学性能优异的外延层，且碳化硅衬底的产出率较高，生产成本较低，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体的，涉及碳化硅衬底及其制备方法和半导体器件。

背景技术

碳化硅作为第三代半导体材料具有宽禁带、高热导率、高临界击穿场强和高载流子饱和速度等优点，已成为当今半导体行业发展关注的焦点。碳化硅通常采用物理气相传输(PVT)的方法在碳化硅籽晶片上缓慢沉积得到碳化硅晶锭，再经过晶体定向、滚圆、切割、研磨、抛光等工艺加工，然后采用高温化学气相沉积的方法，在衬底上进行单层或多层n型(或p型)碳化硅的生长制备外延片，最后再经过光刻、显影、电极沉积等工艺制备碳化硅器件。

相关技术中，普遍采用偏4°或8°的衬底(结构示意图参照图1)进行生长碳化硅晶体，可以在外延表面形成高密度的纳米级外延台阶，可以得到均一相的外延层，晶圆级外延水平，与无偏角衬底比较起来，偏角衬底的外延表面有很高的台阶密度，可以实现台阶流生长，降低了缺陷密度，并外延生长完成后表面非常光滑，极大地提高了晶体质量，使碳化硅晶圆的制备成为了可能，且偏角越大，台阶密度越高，对晶体质量的改善越明显。但偏角衬底虽然改善了晶体质量，但碳化硅晶体的厚度比较薄，带偏角的衬底需要进行斜切，严重影响了衬底的产出率，浪费了原料，增加了衬底的制造成本，尤其是在衬底尺寸越大的时候成本增加越明显。

因而，目前碳化硅衬底的相关工艺仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种晶体质量好、产出率高或者成本较低的碳化硅衬底。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种碳化硅衬底。根据本发明的实施例，该碳化硅衬底包括：本体，所述本体具有第一表面，所述第一表面与所述本体的晶向或者所述晶向的等价晶向平行；功能层，所述功能层包括多个周期性排列的凸起部，多个所述凸起部位于所述第一表面上，每个所述凸起部的至少一个面与所述晶向或者晶向的等价晶向之间具有预定夹角α。该碳化硅衬底中，功能层的结构可以保证在本体上生长得到晶体质量较佳、电学性能优异的外延层，而本体的第一表面与晶向或其等价晶向平行，加工时不需要斜切，可以对碳化硅晶体进行无偏角切片，大大提高了碳化硅衬底的产出率，降低了生产成本，具有广阔的应用前景。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前面所述的碳化硅衬底的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：对碳化硅晶棒进行切片，切片方向与所述碳化硅晶棒的晶向或者所述晶向的等价晶向平行，得到碳化硅衬底的本体；在所述本体的第一表面上形成所述凸起部。该方法中，对碳化硅晶棒进行切片时，不需要斜切，可以沿着晶向或者所述晶向的等价晶向进行切割，如此，可以使得碳化硅衬底的产出率大大提高，成本显著降低，而通过在本体上形成凸起部，则可以在本体上形成缺陷密度低、晶体质量高、电学行性能好的外延层，由此，本方法在保证外延层晶体质量的前提下，大大减低了碳化硅衬底的成本。

在本发明的再一方面，本发明提供了一种半导体器件。根据本发明的实施例，该半导体器件包括前面所述的碳化硅衬底。由此，该半导体器件中的外延层的晶体质量高，使用性能好，且制备成本大大降低。

附图说明

图1是相关技术中碳化硅衬底的结构示意图。

图2是本发明一个实施例的碳化硅衬底的结构示意图。

图3是本发明另一个实施例的碳化硅衬底的结构示意图。